Странните магнитни полюси на Меркурий

Магнитните полюси на Земята се движат във времето. Това е нещо, което всеки пилот или навигатор на самолети знае. Те трябва да отчитат това движение, когато планират своите полети.

Полюсите се движат толкова много, че са на различни места от географските полюси или оста на въртенето на Земята.

Днес магнитният северен полюс на Земята е на 965 километра от географския полюс. Сега ново проучване казва, че същото движение на полюсите се случва и на Меркурий.

Земните магнитни полюси закрепват магнитосферата на нашата планета. Магнитосферата се простира в пространството около Земята и ни предпазва от слънчевата радиация. Магнитосферата и нейните полюси са артефакти на разтопеното ядро на Земята и учените смятат, че Меркурий също има такова разтопено ядро.

Но каква точно е причината полюсите да се местят? Явлението се нарича полярен дрейф и на Земята се причинява от вариации в потока на разтопено желязо в ядрото на планетата.

На Земята северният магнитен полюс се движи около 55 до 60 километра годишно, Южният магнитен полюс се движи около 10 до 15 километра всяка година. Полюсите също се преобръщат и това се е случило досега около 100 пъти в историята на планетата.

Проучването показва, че същият полярен дрейф вероятно се случва и на Меркурий и че историята зад полюса на тази планета е по-сложна от това, което сме знаели досега.

Новото проучване е публикувано в списанието за геофизични изследвания на American Geophysical Union: Journal of Geophysical Research: Planets. Водещ автор е Йоана С. Оливейра, астрофизик от Европейския център за космически изследвания и технологии на Европейската космическа агенция в Нордвейк.

Авторите разчитат много на данните, събрани от космическия кораб MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) на НАСА. Той обикаля около Меркурий от 2011 до 2015 г. и беше първият космически кораб, който беше в орбита около планетата.

Един от инструментите на MESSENGER беше магнитометър, който измерва подробно магнитното поле на Меркурий. Елиптичната орбита на космическия кораб го изведе на 200 км над повърхността на планетата. MESSENGER придоби данни, показващи слаби магнитни аномалии в повърхността на Меркурий, свързани с кратерите образувани от удар.

Авторите предположиха, че тези аномалии се дължат на желязото, съдържащо се в обектите удряли се в Меркурий, които създават кратерите. Те предполагат също, че когато този разтопен материал се охлажда, той се оформя от магнитното поле на Меркурий.

Учените знаят, че когато магмени скали се охлаждат, те запазват запис на магнитното поле на планетата по това време. Ако тези скали съдържат магнитен материал, те ще се приведат в съответствие с полето на планетата. Нарича се „термостантно намагнетизиране“.

Тъй като различни скали на различни места по Земята се охлаждат в различно време, това създава исторически запис на плаващите магнитни полюси на Земята. Това позволява да знаем, че магнитните полюсите на Земята са се сменяли в миналото, последния път преди почти 800 000 години.

Учените са успели да изучат магнитното поле на Меркурий, но досега не са събирани проби от скала. Никой космически кораб никога не е кацал на Меркурий.

За да заобиколят това, авторите на проучването се фокусират върху пет кратера образувани от удари върху повърхността и върху магнитните данни, които MESSENGER събира, когато се приближи до повърхността на Меркурий.

Петте кратера показват различни магнитни сигнатури измерени от MESSENGER. Тези кратери са древни, на възраст между 3,8 и 4,1 милиарда години. Изследователите смятали, че те могат да имат доказателства за позицията на древните магнитни полюси на Меркурий и как са се променяли във времето.

„Има няколко еволюционни модела на планетата, но никой не е използвал магнитното поле на кората, за да проучи еволюцията на планетата“, казва Оливейра.

Резултатите от проучването са изненадващи и сочат сложната магнитна природа на Меркурий. Те откриват, че древният южен магнитен полюс е далеч от сегашния и вероятно се променя още с течение на времето.

Учените очакваха полюсите да се струпват в две точки, които са близо до въртящата се ос на Меркурий, както е на Земята. Но магнитните полюсите се оказаха разпределени сякаш на случаен принцип и, шокиращо, и двата бяха в южното полукълбо на планетата.

„Палеополите не се приравняват с текущия магнитен северен полюс на Меркурий или географския юг, което показва, че биполярното магнитно поле на планетата се е преместило.“

Тези доказателства подкрепят идеята, че магнитната история на Меркурий е много по-различна от тази на Земята. Те също така подкрепят идеята Меркурий да се е изместил по оста си.

Докато Земята има биполярно магнитно поле с отчетлив северен и южен полюс, Меркурий е различен. В момента има биполярно-квадрополярно магнитно поле с два полюса и изместване на магнитния екватор. В древни времена, според това изследване, може да е имало същото състояние на полето. Или може да е имало многополюсно поле, с усукани магнитни „полеви линии като спагети“ според Оливейра.

Точно там сега са познанията ни за линиите на магнитното поле на Меркурий. Това, което учените наистина трябва да направят, е да проучат множество проби от скали от Меркурий. Но нито един космически кораб никога не е кацал там и не се планира скоро такова кацане.

Меркурий е трудно място за космически кораб, който да го посещава, защото има много по-малко суша. Близостта до Слънцето означава, че всяка мисия към Меркурий трябва да се противопостави на мощното гравитационно дърпане на Слънцето. Необходимо е много гориво, за да направите повече, а не просто да прелетите бързо покрай Меркурий. Затова само два космически кораба някога са летели покрай планетата: MESSENGER и Mariner 10.

Сега учените очакват бъдещата мисия на BepiColombo, първата мисия на ESA, посещаваща Меркурий. Апаратът ще пристигне до Меркурий през 2025 г. и ще прекара една или две години там. Ще достави две сонди, които ще обикалят около планетата.

Един от орбитерите се нарича MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter.) Както подсказва името, неговата роля е да изучава магнитното поле на Меркурий. Данните от тази мисия може да хвърлят повече светлина върху сложната магнитна история на планетата.

Публикувано в изданието Universe Today.